电力物联的建模方法、装置、电子设备及存储介质

1.本发明涉及物联网技术领域，尤其涉及一种电力物联的建模方法、装置、电子设备及存储介质。


背景技术：

2.随着物联网技术的迅速发展，其应用也越来越广泛，物联网与智能电网的结合也越来越受关注。电力设备数量在不断扩大，今后将可能达到百万级规模，将会面临信息通信、远程操控、监控等一系列挑战。然而由于海量电力设备来源广泛，通信方式多样，大量异构设备的存在使得电力物联网在垂直方向形成了信息孤岛，造成信息交互、传输变得困难；应用平台相互独立，难以从繁杂的电力设备中提取统一有效的数据表达格式，阻碍电力系统实现智能化服务。
3.目标一般采用电力文本实体语义解析方法，实现电力系统的智能化服务，现有的电力文本实体语义解析方法缺乏语义统一性，难以支持种类众多的电力设备，对设备的文本实体语义理解不够完善，而且不能实现设备语义的扩展，无法根据用户的专业领域需求，进行个性化描述。
4.因此，需要提高一种方案，为海量的电力设备提供统一的语义，使设备数据具有统一格式的语义信息，向上层应用层提供所需服务集，以实现电力系统的互联互通。


技术实现要素：

5.本发明提供一种电力物联的建模方法、装置、电子设备及存储介质，可以为海量的电力设备提供统一的语义，使设备数据具有统一格式的语义信息，向上层应用层提供所需服务集，实现电力系统的互联互通。
6.本发明提供一种电力物联的建模方法，包括：
7.构建设备信息本体、服务过程本体和服务概述本体；
8.获取调用所述服务概述本体的所需参数，基于调用所述服务概述本体的所需参数，构建服务质量本体；
9.基于所述设备信息本体、所述服务过程本体、所述服务概述本体，以及所述服务质量本体，构建基于网络服务本体语言的电力物联模型；
10.其中，所述设备信息本体是基于电力设备信息构建，所述服务过程本体是基于服务执行过程中的所需属性构建，所述服务概述本体是基于需调用的服务信息构建。
11.根据本发明提供的电力物联的建模方法，所述电力设备信息，包括：电力设备在生命周期中的自身属性信息，以及所述电力设备所处的空间信息和时间信息；
12.所述构建设备信息本体，包括：
13.基于所述电力设备在生命周期中的自身属性信息，构建设备概述本体；
14.基于所述电力设备所处的空间信息以及时间信息，构建设备时空本体；
15.基于所述设备概述本体，以及所述设备时空本体，构建所述设备信息本体。
16.根据本发明提供的电力物联的建模方法，所述电力设备在生命周期中的自身属性信息，包括：
17.所述电力设备的标识信息、不同电力设备之间的级别信息、所述电力设备的功能描述信息，以及所述电力设备所处的环境信息。
18.根据本发明提供的电力物联的建模方法，所述基于所述设备信息本体、所述服务过程本体、所述服务概述本体，以及所述服务质量本体，构建基于网络服务本体语言的电力物联模型，包括：
19.基于所述设备信息本体、所述服务过程本体、所述服务概述本体，构建服务配置文件；
20.构建服务模型组件和服务基础组件；
21.基于所述服务配置文件、所述服务模型组件、所述服务基础组件以及所述服务质量本体，构建所述电力物联模型。
22.根据本发明提供的电力物联的建模方法，所述服务质量本体，用于输出电力领域的服务质量属性信息。
23.根据本发明提供的电力物联的建模方法，所述电力领域的服务质量属性信息，包括：服务时延、服务执行成功率、服务质量属性变化趋势信息、服务质量的实时状态、不同服务间的关系，以及服务质量的兴趣信息。
24.本发明还提供一种电力物联的建模装置，包括：
25.第一构建模块，用于构建设备信息本体、服务过程本体和服务概述本体；
26.第二构建模块，用于获取调用所述服务概述本体的所需参数，基于调用所述服务概述本体的所需参数，构建服务质量本体；
27.第三构建模块，用于基于所述设备信息本体、所述服务过程本体、所述服务概述本体，以及所述服务质量本体，构建基于网络服务本体语言的电力物联模型；
28.其中，所述设备信息本体是基于电力设备信息构建，所述服务过程本体是基于服务执行过程中的所需属性构建，所述服务概述本体是基于需调用的服务信息构建。
29.根据本发明提供的电力物联的建模装置，所述电力设备信息，包括：电力设备在生命周期中的自身属性信息，以及所述电力设备所处的空间信息和时间信息；
30.所述第一构建模块，包括：
31.第一构建单元，用于基于所述电力设备在生命周期中的自身属性信息，构建设备概述本体；
32.第二构建单元，用于基于所述电力设备所处的空间信息以及时间信息，构建设备时空本体；
33.第三构建单元，用于基于所述设备概述本体，以及所述设备时空本体，构建所述设备信息本体。
34.根据本发明提供的电力物联的建模装置，所述第三构建模块，包括：
35.第四构建单元，用于基于所述设备信息本体、所述服务过程本体、所述服务概述本体，构建服务配置文件；
36.第五构建单元，用于构建服务模型组件和服务基础组件；
37.第六构建单元，用于基于所述服务配置文件、所述服务模型组件、所述服务基础组
件以及所述服务质量本体，构建所述电力物联模型。
38.本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述电力物联的建模方法。
39.本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述电力物联的建模方法。
40.本发明提供的电力物联的建模方法、装置、电子设备及存储介质，通过构建设备信息本体，通过构建服务质量本体，实现了服务及设备信息的语义建模，建立了统一标准的描述规范，可以为海量的电力设备提供统一的语义，使设备数据具有统一格式的语义信息，向上层应用层提供所需服务集，解决了电力系统异构标识间的互联互通问题。
附图说明
41.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
42.图1是本发明提供的电力物联的建模方法的流程示意图；
43.图2是本发明提供的服务质量本体的示意图；
44.图3是本发明提供的服务内部扩展的示意图；
45.图4是本发明提供的设备概述本体的示意图；
46.图5是本发明提供的时空本体的示意图；
47.图6是本发明提供的电力物联模型示意图；
48.图7是本发明提供的电力物联的建模装置的结构示意图；
49.图8是本发明提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
50.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
51.下面结合图1-图8描述本发明的电力物联的建模方法、装置、电子设备及存储介质。
52.如图1所示，本发明提供一种电力物联的建模方法，包括：
53.步骤110、构建设备信息本体、服务过程本体和服务概述本体；其中，所述设备信息本体是基于电力设备信息构建，所述服务过程本体是基于服务执行过程中的所需属性构建，所述服务概述本体是基于需调用的服务信息构建。
54.可以理解的是，本发明中的电力设备，也即是电力物联设备；由于电力物联设备繁杂多样，难以通过统一有效的表达格式实现电力应用的互操作性，无法满足设备交互的实际需求。为使电力物联设备的描述具有统一性、拓展性；因此，本发明提出了设备信息本体。
55.服务过程本体，也即是process.owl，其本质上是对电力智慧物联服务的内部操作流程的规范，是服务的具体实现方式。服务过程本体包含了服务执行过程中所必需的属性，即有输入、输出表示、前置条件、服务结果、以及接口和服务参数等六个方面。
56.在电力物联信息模型中通过process.owl描述终端执行命令时的调用信息。input表示服务为了产生期望的输出所需的指令信息，output表示服务执行后的信息转换结果，即完成操作后的反馈信息要求，condition指服务是否能成功执行所需的前提条件，result服务执行结束后的效果表示，引起的电力物联体系的改变，parameter表示为服务参数，interface指服务请求所需的接口规范说明，用于描述设备与电网间的通信及访问方式。
57.服务概述本体描述了服务的基本信息，电力终端能够通过服务概述本体了解。可以调用的服务类型，准确定位所需服务。该本体在模型构建中使用服务名称、服务标识符、服务方法名称、服务描述、调用方式等五个方面进行描述。
58.服务的唯一标识符(serviceurl)，也即是服务地址，可通过服务的唯一标识符实现服务的访问。服务所对应方法的名称(method)，可供服务请求者调用。对服务的简短说明(desc)，描述服务的功能、特性、要求和服务提供者想要包含的其它信息等，具有动态性。调用该服务的方式(cal l type)，分别为异步和同步两种方式。当服务为异步调用方式时，该服务可并发执行，请求者能够直接得到服务执行结果。当服务为同步调用方式时，服务当前状态可能为正在执行，请求者需等待设备回复。同步方式中引入等待时延，若在等待时延之内未得到设备的回复，则判为超时，重新请求新服务。电力智慧物联中电能表的电表跳闸、电表告警、电表保电及解除等服务，以及采集终端的代理操作、安全传输等服务均采用同步方式处理告警服务，而电表校时服务则采用异步方式。
59.步骤120、获取调用所述服务概述本体的所需参数，基于调用所述服务概述本体的所需参数，构建服务质量本体。
60.可以理解的是，服务质量qos(qual ity of service)用于用户衡量服务满意度的指标，属于服务的非功能性属性。传统的语义选择算法无法全面表达用户的偏爱喜好，只能按需求从众多功能相同的设备中选择，服务选择效率差、不可靠，用户无法从不同角度进一步选择满意的服务，影响服务发现的结果。因此用于描述服务非功能性特征的服务质量起到关键作用。
61.由于服务质量作为描述服务的一项重要属性，且在服务执行过程中需动态描述服务概述profi le，因此我们在服务模型的基础上增加了服务质量本体(service qual ity)，如图2所示，并通过在内部创建参数完成对服务概述本体的调用。扩展后的服务质量本体不仅能够描述电力智慧物联领域的服务质量语义信息，也能够满足服务请求者的个性化需求，具有高度可扩展性。同时本文建立的本体模型能够向请求者表示某服务的综合服务质量能力，便于快速实现服务过滤。
62.步骤130、基于所述设备信息本体、所述服务过程本体、所述服务概述本体，以及所述服务质量本体，构建基于网络服务本体语言的电力物联模型。
63.可以理解的是，电力物联模型是基于网络本体语言(owl，web ontology language)的语义建模，进一步是基于网络服务本体语言(owl-s，ontology web language for services)，为了方便的描述电力智慧物联的语义模型，需要定义一个适当的网络服务本体语言扩展，该扩展能够完全满足电力终端的基本信息及服务状态的表示需求。
model)，通过将多种设备分类再标识实现；设备的生产供应商(manufacturer)；设备的动态属性(dyna property)，该属性可用于描述设备在运行中实时动态产生的状态信息，或对设备的个性化描述。
79.其中，电力设备的标识信息包括上述的设备名称、电力物联标识、设备出厂编号、设备型号、设备的生产供应商等信息。
80.电力设备信息，还包括：设备运行中由监控系统实时采集或计算产生的数据，如电能表的电量值、光伏设备的烟气流速、温湿度检测设备的实时数据等。物联设备的上下级关系(service relat ionship)，即不同电力设备之间的级别信息。设备关系包含两种类型，分别为表示该设备的上级设备标识及子设备的标识列表。物联终端的功能描述(funct ion)，设备功能表示设备在电力智慧物联中的作用，是设备调用的重要依据。电力物联中存在多种类型的设备，根据功能划分一般有监控功能、通信功能、供电功能等设备。环境量(environment)，如温度、湿度均为环境量属性，即电力设备所处的环境信息。
81.在一些实施例中，所述基于所述设备信息本体、所述服务过程本体、所述服务概述本体，以及所述服务质量本体，构建基于网络服务本体语言的电力物联模型，包括：
82.基于所述设备信息本体、所述服务过程本体、所述服务概述本体，构建服务配置文件；
83.构建服务模型组件和服务基础组件；
84.基于所述服务配置文件、所述服务模型组件、所述服务基础组件以及所述服务质量本体，构建所述电力物联模型。
85.可以理解的是，网络服务本体语言是以网络本体语言为基础的服务本体语言，通过研究发展形成了一组万维网(web，world wide web)语义标注体系，该体系用于描述web服务，使得多源异构服务能够交互和调用，促进服务发现的可能。图6展示了本发明的电力物联模型，是一种网络服务本体语言的服务本体模型，该模型包含服务配置文件(service profi le)、服务模型(service model)以及服务基础(service grouding)三部分组成。
86.服务配置文件提供了服务的描述，通过对服务的描述说明了服务的功能及基本信息。其中包括服务的输入、输出、先决条件及结果等信息，对服务的发现至关重要。服务模型提供了服务工作时的具体流程，描述了服务的交流方式。服务基础描述了服务是如何被访问的，含有具体的访问信息。网络服务本体语言的创建为电力智慧物联中设备的语义化描述奠定了基础。
87.在一些实施例中，所述服务质量本体，用于输出电力领域的服务质量属性信息。
88.在一些实施例中，所述电力领域的服务质量属性信息，包括：服务时延、服务执行成功率、服务质量属性变化趋势信息、服务质量的实时状态、不同服务间的关系，以及服务质量的兴趣信息。
89.可以理解的是，服务质量本体输出的属性信息，也即是服务质量属性(qos attribute)：定义了多种电力领域的服务质量属性，以及可以由请求者和提供者自定义服务质量的可扩展属性。下面给出常用的电力领域的服务质量属性：
90.时延：表示服务提出到服务执行所需的时间，是电力系统中的重要指标。例如，配变终端用于对配电变压器的信息采集和控制，能够实时快速的将采集的信息传送到主站或其它智能装置，因此对设备的传输时延具有较高要求。
91.可靠性：用于描述服务能够成功执行的概率。如当电能表与电力设备进行通信时设备易发生故障，则会削弱设备的可靠性。以及若风力发电机组或光伏设备运行时受到自然环境因素(如风暴或降雨)的影响时，其使用效果将受到影响，因此会降低可靠性。
92.服务质量属性还具有组合属性类型，如安全性由设备稳定性和传输加密性决定。
93.special qos可以根据用户特定的服务领域制定个性化属性。
94.趋势(trendey)：表明服务质量属性的某段时期内的变化趋向，分为下降趋势(reverse)和上升趋势(rise)，属性的变化趋向可以由属性状态综合得出。
95.服务质量状态(qos status):属性状态表明服务质量的实时状态，分为静态状态和动态状态。设备的改变能够带来服务质量的动态变化，因此通过开始状态(start state)及结束状态(end state)表示质量的前后改变。
96.关系(relationship)：表明不同服务质量间的关系，例如包含、拓扑、相邻等关系。
97.用户兴趣(user interest)：用于描述用户对服务质量的兴趣。具有qos weight、qos valuat ion、calculate三种属性。每项服务质量的权重由服务提供者提前赋值决定，然而每项服务质量的重要性对不同请求者来说是不同的，这与服务请求者有关，是一种上下文相关的属性，因此定义评估价值使请求者可对若干个感兴趣服务质量赋值权重。最后根据用户或提供者自定义的计算方式实现服务质量权重的综合度量，得到该服务的综合价值。
98.综上所述，本发明提供的电力物联的建模方法，包括：构建设备信息本体、服务过程本体和服务概述本体；获取调用所述服务概述本体的所需参数，基于调用所述服务概述本体的所需参数，构建服务质量本体；基于所述设备信息本体、所述服务过程本体、所述服务概述本体，以及所述服务质量本体，构建基于网络服务本体语言的电力物联模型；其中，所述设备信息本体是基于电力设备信息构建，所述服务过程本体是基于服务执行过程中的所需属性构建，所述服务概述本体是基于需调用的服务信息构建。
99.本发明的电力物联模型，是一种基于网络本体语言的电力智慧物联的语义模型。通过构建设备信息本体，即是对网络本体语言进行内部扩展，通过构建服务质量本体，即是对网络本体语言进行外部扩展，实现了服务及设备信息的语义建模，建立了统一标准的描述规范，可以为海量的电力设备提供统一的语义，使设备数据具有统一格式的语义信息，向上层应用层提供所需服务集，解决了电力系统异构标识间的互联互通问题。
100.本发明设计的服务质量本体模型，综合考虑了用户对服务质量的偏好，以及服务质量的动态变化等需求，实现了服务质量本体的表达，具有可扩展性。
101.本发明可以满足电力智慧物联中各类电力物联终端能够规范、标准化接入及表示等需求，解决了电力智慧物联终端异构标识间的互联互通问题，有助于对输电设备、变电设备、配电设备进行智能控制。
102.进一步，本发明采用本体描述语言网络服务本体语言，通过在网络服务本体语言基础上进行语义扩展，在原有基础上建立了设备信息本体和服务质量本体模型，提供一种描述异构设备的统一可扩展的标准格式，为电力物联网信息通信和交互提供了便利。下面对本发明提供的电力物联的建模装置进行描述，下文描述的电力物联的建模装置与上文描述的电力物联的建模方法可相互对应参照。
103.如图7所示，本发明还提供一种电力物联的建模装置700，包括：第一构建模块710、
第二构建模块720和第三构建模块730。
104.第一构建模块710，用于构建设备信息本体、服务过程本体和服务概述本体；
105.第二构建模块720，用于获取调用所述服务概述本体的所需参数，基于调用所述服务概述本体的所需参数，构建服务质量本体；
106.第三构建模块730，用于基于所述设备信息本体、所述服务过程本体、所述服务概述本体，以及所述服务质量本体，构建基于网络服务本体语言的电力物联模型；
107.其中，所述设备信息本体是基于电力设备信息构建，所述服务过程本体是基于服务执行过程中的所需属性构建，所述服务概述本体是基于需调用的服务信息构建。
108.在一些实施例中，所述电力设备信息，包括：电力设备在生命周期中的自身属性信息，以及所述电力设备所处的空间信息和时间信息；
109.所述第一构建模块710，包括：
110.第一构建单元，用于基于所述电力设备在生命周期中的自身属性信息，构建设备概述本体；
111.第二构建单元，用于基于所述电力设备所处的空间信息以及时间信息，构建设备时空本体；
112.第三构建单元，用于基于所述设备概述本体，以及所述设备时空本体，构建所述设备信息本体。
113.在一些实施例中，所述第三构建模块730，包括：
114.第四构建单元，用于基于所述设备信息本体、所述服务过程本体、所述服务概述本体，构建服务配置文件；
115.第五构建单元，用于构建服务模型组件和服务基础组件；
116.第六构建单元，用于基于所述服务配置文件、所述服务模型组件、所述服务基础组件以及所述服务质量本体，构建所述电力物联模型。
117.下面对本发明提供的电子设备、计算机程序产品及存储介质进行描述，下文描述的电子设备、计算机程序产品及存储介质与上文描述的电力物联的建模方法可相互对应参照。
118.图8示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图8所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)810、通信接口(communications interface)820、存储器(memory)830和通信总线840，其中，处理器810，通信接口820，存储器830通过通信总线840完成相互间的通信。处理器810可以调用存储器830中的逻辑指令，以执行电力物联的建模方法，该方法包括：
119.构建设备信息本体、服务过程本体和服务概述本体；
120.获取调用所述服务概述本体的所需参数，基于调用所述服务概述本体的所需参数，构建服务质量本体；
121.基于所述设备信息本体、所述服务过程本体、所述服务概述本体，以及所述服务质量本体，构建基于网络服务本体语言的电力物联模型；
122.其中，所述设备信息本体是基于电力设备信息构建，所述服务过程本体是基于服务执行过程中的所需属性构建，所述服务概述本体是基于需调用的服务信息构建。
123.此外，上述的存储器830中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为
独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
124.另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的电力物联的建模方法，该方法包括：
125.构建设备信息本体、服务过程本体和服务概述本体；
126.获取调用所述服务概述本体的所需参数，基于调用所述服务概述本体的所需参数，构建服务质量本体；
127.基于所述设备信息本体、所述服务过程本体、所述服务概述本体，以及所述服务质量本体，构建基于网络服务本体语言的电力物联模型；
128.其中，所述设备信息本体是基于电力设备信息构建，所述服务过程本体是基于服务执行过程中的所需属性构建，所述服务概述本体是基于需调用的服务信息构建。
129.又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的电力物联的建模方法，该方法包括：
130.构建设备信息本体、服务过程本体和服务概述本体；
131.获取调用所述服务概述本体的所需参数，基于调用所述服务概述本体的所需参数，构建服务质量本体；
132.基于所述设备信息本体、所述服务过程本体、所述服务概述本体，以及所述服务质量本体，构建基于网络服务本体语言的电力物联模型；
133.其中，所述设备信息本体是基于电力设备信息构建，所述服务过程本体是基于服务执行过程中的所需属性构建，所述服务概述本体是基于需调用的服务信息构建。
134.以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
135.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
136.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管
参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。